(57)【要約】  【課題】  マイクロレンズを形成するための凹部を形成する際に、良好な形状を維持しつつ、エッチング用穴からの異物の排出性の向上を図ることができるマイクロレンズの製造方法等を提案することを目的とする。  【解決手段】  複数のマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３の製造方法であって、基材１１に対してエッチングマスク膜１２を配置する工程と、エッチングマスク膜１２に対してエッチング用穴１３及びエッチング用穴１３の周囲に配置される薄膜部１５を形成する工程と、エッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングすると同時に薄膜部１５をエッチングする第一エッチング工程と、薄膜部１５をエッチングして形成された開口部１５ｒを介して基材１１をエッチングする第二エッチング工程と、基材１１からエッチングマスク膜１２を除去する工程と、基材１１に形成された凹部１４を樹脂シート１７に転写する工程と、を有する。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
基材に対してエッチングマスク膜を配置する工程と、
前記エッチングマスク膜に対してエッチング用穴及び前記エッチング用穴の周囲に配置される薄膜部を形成する工程と、
前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングすると同時に前記薄膜部をエッチングする第一エッチング工程と、
前記薄膜部をエッチングして形成された開口部を介して前記基材をエッチングする第二エッチング工程と、
前記基材から前記エッチングマスク膜を除去する工程と、
前記基材に形成された凹部を樹脂シートに転写する工程と、
を有することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項２】
前記第一エッチング工程における処理時間と、前記第二エッチング工程における処理時間とは、略同一であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項３】
前記エッチング用穴及び／又は前記薄膜部を前記エッチングマスク膜に形成する際に、レーザ加工法を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜部の形状は、前記第一エッチング工程において前記基材に形成される凹部の予想形状に基づいて規定されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズシート。
【請求項６】
マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンの製造方法であって、
マイクロレンズシートの製造方法として、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の方法を用いたことを特徴とする投写スクリーンの製造方法。
【請求項７】
マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンであって、
マイクロレンズシートとして、請求項５に記載のマイクロレンズシートを用いたことを特徴とする投写スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶リア型プロジェクションテレビやＣＲＴリア型プロジェクションテレビ等では、映像をスクリーンの背面より拡大投写する投写スクリーンに、マイクロレンズを有するマイクロレンズシート（マイクロレンズアレイともいう）を用いている。
このような投写スクリーンは、投写レンズからの入射光を平行光に変換するフレネルレンズ（フレネルシート）と、フレネルレンズからの平行光を拡散させるマイクロレンズ（マイクロレンズ層）とからなる。
マイクロレンズの製造方法としては、熱可塑性樹脂などをマイクロレンズ成形型で型抜きすることによって形成されている。このマイクロレンズ成形型を形成する場合、各マイクロレンズに対応する半球形の凹部に対して、その各凹部を形成するためのエッチング用穴が、基材の表面に配置したエッチングマスク膜に設ける必要がある。特に、エッチングマスク膜に形成されるエッチング用穴は、良好な形状の凹部を得るために、微細な穴径であることが好ましいことから、例えばレーザ等よって形成されている。
しかしながら、エッチング用穴が微細であるために、基材のエッチングの際に、エッチング用穴が異物（エッチングされた基材材料）で塞がってしまい、凹部が形成されない、或いは凹部の形状にばらつきが発生してしまうという問題があった。
このため、特許文献１等に示すように、エッチングマスク膜に複数の穴からなるエッチング用穴を設けることで、エッチング用穴からの異物の排出性を向上させる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２８６９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、エッチング用穴からの異物の排出性を確保するため、良好な形状の凹部の形成が犠牲にされている。すなわち、エッチング用穴の径を大きくしたり、その数を増やしたりしていることから、特にエッチング初期段階において、基材が必要以上にエッチングされてしまい、良好な形状（半球形）の凹部を得ることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、マイクロレンズを形成するための凹部を形成する際に、良好な形状を維持しつつ、エッチング用穴からの異物の排出性の向上を図ることができるマイクロレンズの製造方法等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法、マイクロレンズシート、投写スクリーンの製造方法、投写スクリーンでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、基材に対してエッチングマスク膜を配置する工程と、前記エッチングマスク膜に対してエッチング用穴及び前記エッチング用穴の周囲に配置される薄膜部を形成する工程と、前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングすると同時に前記薄膜部をエッチングする第一エッチング工程と、前記薄膜部をエッチングして形成された開口部を介して前記基材をエッチングする第二エッチング工程と、前記基材から前記エッチングマスク膜を除去する工程と、前記基材に形成された凹部を樹脂シートに転写する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、マイクロレンズシート用成形型となる基材をエッチング処理する際に、エッチングマスク膜に形成された薄膜部もエッチングされて開口する。これにより、第一エッチング工程においては微細なエッチング用穴を用いて基材に理想的な形状の凹部を形成することができ、第二エッチング工程においては（薄膜部が除去された）開口を用いて基材のエッチングが行われるので異物（溶解した基材材料）が排出しやすくなって、各凹部を良好に形成することが可能となる。
したがって、基材（マイクロレンズシート用成形型）に理想的な形状の凹部が形成され、この成形型を用いることで、理想的な光学特性を有するマイクロレンズを多数備えるマイクロレンズシートを製造することが可能となる。
【０００６】
また、前記第一エッチング工程における処理時間と、前記第二エッチング工程における処理時間とが略同一であるものでは、異物（溶解した基材材料）の排出が増大するエッチング処理の後半において、薄膜部が除去されて開口が形成されるので、異物の詰まりによる凹部の形成不良が防止される。
また、前記エッチング用穴及び／又は前記薄膜部を前記エッチングマスク膜に形成する際に、レーザ加工法を用いるものでは、エッチング用穴や薄膜部の加工を容易かつ正確に行うことができる。
また、前記薄膜部の形状が、前記第一エッチング工程において前記基材に形成される凹部の予想形状に基づいて規定されるものでは、理想的な形状の凹部を形成することが可能となる。
【０００７】
第２の発明は、マイクロレンズシートが第１の発明の方法により製造されるようにした。この発明によれば、理想的な形状を有する複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズシートが製造され、所望の光学特性を得ることができる。
【０００８】
第３の発明は、マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンの製造方法であって、マイクロレンズシートの製造方法として、第１の発明の方法を用いるようにした。
この発明によれば、高品質のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズシートを備えているため、高い歩留まりで信頼性の高い投写スクリーンを製造することができる。
【０００９】
第４の発明は、マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンであって、マイクロレンズシートとして、第２の発明のマイクロレンズシートを用いるようにした。
この発明によれば、高品質のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズシートを備えているため、表示性能に優れた投写スクリーンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のマイクロレンズシートの製造方法、マイクロレンズシート、投写スクリーンの製造方法、投写スクリーンの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロレンズシートの構成図である。
マイクロレンズシート３は、例えば、石英からなるシート材の一方の面側に複数の略均一形状のマイクロレンズ３ａが形成されたものである。例えば、マイクロレンズ３ａは、最大径が約７０μｍ程度の半球形に形成されたものである。
マイクロレンズシート３は、平行光を拡散するものであって、例えば、リアプロジェクションテレビ等の映像投写装置の投写スクリーンにおいて、フレネルレンズを有するフレネルシートとともに用いられる。
【００１１】
次に、マイクロレンズシート３の製造方法について説明する。
図２は、マイクロレンズシート３の製造工程を工程順に示した図である。
（エッチングマスク膜配置工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、マイクロレンズシート成形型となる、例えば石英からなる基材１１の外表面の一方に、例えばＣｒＯ−Ｃｒ膜（ＣｒＯを成膜した後にＣｒを成膜したもの）などのエッチングマスク膜１２を配置する。
なお、エッチングマスク膜１２の膜厚は、例えば、約１０００Å（ＣｒＯ：１００Å、Ｃｒ：９００Å）程度である。また、エッチングマスク膜１２を基材１１の全面に配置する場合に限らず、一方の面（上面）にのみエッチングマスク膜１２を配置してもよい。
【００１２】
（エッチング用穴形成工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、基材１１の一方の面（上面）のエッチングマスク膜１２の所定位置に、レーザ加工装置２１を用いたレーザ加工により、エッチング用穴１３及び薄膜部１５を形成する。薄膜部１５は、凹状かつ円形に形成され、この薄膜部１５の略中心位置にエッチング用穴１３が形成される。
そして、このエッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングすることで、基材１１に複数の凹部１４を形成し、マイクロレンズシート成形型とする。すなわち、エッチング用穴１３が形成されたい位置に、マイクロレンズ３ａが成形されるようになる。
【００１３】
ここで、レーザ加工装置２１の構成およびその動作について説明する。
図３は、レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
レーザ加工装置２１は、例えばＹＡＧレーザが発振されるレーザ発振器２２、全反射ミラー２３、集光レンズ２５、基材１１を載置するテーブル２６等によって構成されている。
全反射ミラー２３は、レーザ発振器２２からのレーザビーム２４の進行路上に配置され、レーザビーム２４を被加工物である基材１１に向けて反射させる。
集光レンズ２５は、全反射ミラー２３と基材１１との間に配置され、全反射ミラー２３により反射されたレーザビーム２４を集光して基材１１のエッチングマスク膜１２の所定位置に照射する。
テーブル２６は、基材１１を載置すると共に、制御手段（図示せず）によりＸ軸またはＹ軸方向に移動可能である。なお、テーブル２６を移動させず、レーザ発振器２２、全反射ミラー２３および集光レンズ２５をＸ軸またはＹ軸方向に移動可能に構成してもよい。
また、基材１１が載置されたテーブル２６をガラスチャンバー等で囲い、基材１１への異物等の付着を防止するようにしてもよい。
【００１４】
そして、このようなレーザ加工装置２１を用いて、基材１１のエッチングマスク膜１２にエッチング用穴１３及び薄膜部１５を形成する。
具体的には、まず、外表面にエッチングマスク膜１２が配置された基材１１をテーブル２６上に載置し、薄膜部１５を形成すべき位置にレーザビーム２４が照射されるようにテーブル２６を移動させる。
次いで、レーザ発振器２２を駆動させてレーザ発振器２２から照射されたレーザビーム２４をエッチングマスク膜１２に集光しつつ、テーブル２６を円弧運動させることで、円形かつ凹状の薄膜部１５を形成する。
更に、テーブル２６を移動させて、薄膜部１５の略中心位置（加工点１１ａ）にレーザビーム２４を集光させて、エッチング用穴１３を形成する。
【００１５】
このような加工を繰り返し行うことで、エッチングマスク膜１２に複数の薄膜部１５及びエッチング用穴１３を順次形成する。
なお、各薄膜部１５は、例えば、直径約２０μｍ、厚み約４００Å（ＣｒＯ：１００Å、Ｃｒ：３００Å）に形成される。すなわち、エッチングマスク膜１２に深さ約６００Åの円形の窪みからなる薄膜部１５が複数形成される。
また、本実施形態においては、一つのエッチング用穴１３に対して一つの凹部１４を形成するために、各エッチング用穴１３は略均一の穴径（例えば、直径２μｍ程度）で、略均一に配置される。
なお、エッチング用穴１３は、基材１１がエッチングできるものであれば、大きさ、形状、個数および配置等はこれに限定するものではない。
【００１６】
（第１エッチング工程）
図２（Ｃ）に戻り、エッチング用穴１３を形成したエッチングマスク膜１２を介して、基材１１をウェットエッチングする。微細なピンホールからなるエッチング用穴１３を介して、基材１１がエッチングされ、エッチング用穴１３を中心とした略理想的な半球形の凹部１４が基材１１に徐々に形成される。
しかし、エッチング処理が進行して凹部１４が最終形状に近づいて行くと、エッチング用穴１３から排出される異物（エッチングされた基材材料）の量が徐々に増大する。このため、次第に、エッチング用穴１３が詰まったり、異物の排出効率が低下したりしてしまう。
【００１７】
このような不都合を解消するために、エッチングマスク膜１２には薄膜部１５が形成されている。すなわち、図２（Ｄ）に示すように、エッチング処理中に薄膜部１５が除去されることで、エッチングマスク膜１２に開口１５ｒが形成され、この開口１５ｒがエッチング用穴１３に代わって異物（エッチングされた基材材料）を排出するようになる。つまり、基材１１をエッチングするための穴等の開口面積が自動的に拡大するようになっている。
基材１１のエッチング処理の際には、エッチングマスク膜１２も僅かにエッチングされている。このため、他の部位に比べて薄く形成された薄膜部１５はエッチング処理中に除去されるようになっている。
薄膜部１５が除去されると、エッチングマスク膜１２には円形の開口１５ｒが形成される。そして、エッチング用穴１３の周辺に薄膜部１５が形成されていたことから、エッチング用穴１３に代わって開口１５ｒが凹部１４の形成に伴う異物の排出を担うようになる。また、エッチングマスク膜が内部応力を持っていると、その力によって薄くなった薄膜部１５が破れ略円形の開口が形成される。
このようにして、エッチング処理中に、異物を排出するための穴等開口面積を拡大される。
【００１８】
薄膜部１５が除去される時期は、全体のエッチング処理時間の略中間時点であることが好ましい。
例えば、全体で約１０分間のエッチングを施す場合には、前半の５分間はエッチング用穴１３を介して基材１１のエッチング処理を行い、後半の５分間は開口１５ｒを介して基材１１のエッチング処理を行う。つまり、最大径が約７０μｍの半球形の凹部１４を形成する場合、最大径が約３５μｍ程度となったところで薄膜部１５が除去される。これにより、異物（エッチングされた基材材料）が排出する穴等の径は、約２μｍ（エッチング用穴１３の穴径）から約２０μｍ（開口１５ｒの穴径）に拡大する。このように開口面積が１０倍となると、異物の排出能力は約１００倍となる。
このように薄膜部１５が除去される時期をエッチング処理の時間で管理することで、エッチングの再現性を容易に確保することができる。
なお、薄膜部１５が除去される時期は、薄膜部１５の厚み、エッチングマスク膜の内部応力、エッチング液の種類等の条件により、適宜、調整可能である。
【００１９】
（第２エッチング工程）  
薄膜部１５が除去された後は、図２（Ｅ）に示すように、開口１５ｒを介して基材１１がエッチングされる。なお、説明の都合上、第一エッチング工程と第二エッチング工程とを区別したが、実際には第一エッチング工程と第二エッチング工程とは連続した一連の処理であり、切り離せるものではない。
このようにして、基材１１に複数の凹部１４が形成される。この際、エッチングマスク膜１２には、大きな穴径の開口１５ｒが設けられているので、異物（基材材料）が詰まることなく、良好に排出される。したがって、エッチング液が基材１１に浸透、エッチングされて、略理想的な形状を有する凹部１４が形成される。
【００２０】
以上のように、凹部１４を形成する際に、エッチング処理の前半においては、略理想的な形状の凹部１４を形成するために微細な穴径のエッチング用穴１３を介してエッチングをし、エッチング処理の後半においては大きな穴径の開口１５ｒを介してエッチングを行うことで異物（基材材料）の排出量の増大に対応する。特に、異物を排出する穴径の拡大（薄膜部１５が除去）が自動的に行われるので、確実に略理想的な形状の凹部１４を基材１１に複数形成することができる。
【００２１】
（エッチングマスク膜除去工程）
そして、凹部１４の形成が完了したら、図２（Ｆ）に示すように、基材１１からエッチングマスク膜１２をウェットエッチングにより除去する。
なお、この際のエッチング液は、基材１１のエッチング処理におけるエッチング液とは異なることは言うまでもない。
これにより、マイクロレンズ用成形型１６の形成が完成する。
【００２２】
（転写工程）
最後に、図２（Ｇ）に示すように、マイクロレンズ用成形型１６の上面（凹部１４が形成された面）に、所定の厚さの樹脂シート１７、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの熱可塑性樹脂を加熱しながら押し当てる。そして、図２（Ｈ）に示すように、樹脂シート１７をマイクロレンズ用成形型１６から引き離すことで、樹脂シート１７の一方の面に、マイクロレンズ用成形型１６の凹部１４の形状に対応したマイクロレンズ３ａが転写される。
こうして、樹脂からなるマイクロレンズシート３が完成する。
【００２３】
以上説明したように、マイクロレンズシート３の製造工程において、マイクロレンズ３ａの型となる基材１１の凹部１４をウェットエッチングで形成する際に、エッチングマスク膜１２に形成された異物を排出する穴等の開口面積が自動的に拡大するので、エッチング処理により発生する異物（基材材料）の量が徐々に増大しても、異物が詰まることなく良好に排出される。
これにより、エッチング用穴１３が異物で塞がってしまうことによる、凹部１４の形成不良が防止され、凹部１４を確実に形成することができる。
したがって、高品質のマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３を作製することができる。
【００２４】
（投写スクリーン製造工程）
そして、このマイクロレンズシート３を用いて、投写スクリーンを製造する場合には、図４に示すように、マイクロレンズシート３をマイクロレンズ３ａ側がフレネルシート２側に対向するように、フレネルシート２に平行に配設する。
この投写スクリーン１によれば、投写レンズから光が照射されると、フレネルシート２は入射光を平行光に変換し、マイクロレンズシート３はマイクロレンズ３ａにより平行光を水平方向および垂直方向に拡散して、ユーザに光（映像）を届けることができる。
すなわち、上述したマイクロレンズシート３を用いることにより、信頼性の高い投写スクリーン１を製造することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ或いはプロセスは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば、以下のような変更をも含むものとする。
【００２６】
上述した実施形態では、一つのエッチング用穴１３に対応して、大きな穴径の薄膜部１５を一つ形成する場合について説明したが、これに限らない。
エッチング用穴１３と同一の穴径の薄膜部１５ｒを複数設けてもよい。この場合には、エッチング用穴１３と薄膜部１５ｒとは異なる位置に形成される。エッチングにより除去される薄膜部１５ｒの数を増やすことで、異物を排出する穴等の開口面積を拡大することができる。例えば、エッチング処理前半ではエッチング用穴１３が１つ（図５（Ａ））でるが、エッチング処理後半では１つのエッチング用穴１３に加えて４つの開口１５ｒが形成されるようにしてもよい（図５（Ｂ））。なお、この場合の各開口１５ｒの穴径、穴数等は、適宜、調整可能である。
【００２７】
また、エッチング用穴１３や薄膜部１５の形状としては、円形に限らず、三角形、四角形、多角形、星形、十字形等であってもよい。
なお、薄膜部１５の形状としては、エッチング用穴１３を取り囲む円環形であってもよい。また、薄膜部１５の厚みとしては、約４００Å以下であってもよいが、薄膜部１５にピンホールが存在した場合には凹部１４の形成に悪影響を受けてしまうため、ピンホールの影響を受けない程度の厚みを確保することが好ましい。
【００２８】
また、エッチング処理の略中間時点において、薄膜部１５が除去される場合について説明したが、その時期は適宜変更可能である。
例えば、薄膜部１５の形状を複数の凹部を積み重ねた形状とすることで、薄膜部１５の除去が複数段階で行われるようにしてもよい。つまり、開口１５ｒの穴径が徐々に拡大するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係るマイクロレンズシートの構成図である。
【図２】マイクロレンズシートの製造工程を工程順に示した図である。
【図３】レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】投写スクリーンの概略構成を示す模式図である。
【図５】エッチングマスク膜に形成されるエッチング用穴の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…投写スクリーン、  ２…フレネルシート、  ３ａ…マイクロレンズ、
３…マイクロレンズシート、  １１…基材、  １２…エッチングマスク膜、
１３…エッチング用穴、  １４…凹部、  １５…薄膜部、  １５ｒ…開口、
１６…マイクロレンズ用成形型、  １７…樹脂シート、  ２１…レーザ加工装置、
２４…レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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